KR102317336B1 - 레독스 흐름 전지용 스택 조립을 위한 프레스 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스택이 놓여지는 스택 베이스(40); 상기 스택 베이스(40)의 하부에 고정되는 레일 가이드(20); 상기 레일 가이드(20)가 놓여져서 선형 이동이 되는 레일(30); 및 상기 스택을 가압하는 프레스(60)를 포함하고, 상기 스택 베이스(40)는 스택(50)이 상부에 놓여지는 수평 플레이트(42), 상기 수평 플레이트(42)의 바닥면에 설치되고 상기 레일 가이드(20)에 상부에 고정되어 수축이 가능한 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 및 상기 바닥면에 설치되는 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)를 포함하고, 상기 수평 플레이트(42)는 X 방향의 폭(W)과 Y방향의 길이(L)를 구비하며, 상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 X 방향 폭(w1)은 수평 플레이트(42)의 폭(W)과 동일한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택 조립용 프레스 시스템에 관한 것이다.

Description

레독스 흐름 전지용 스택 조립을 위한 프레스 시스템 {PRESS SYSTEM FOR ASSEMBLING STACK OF REDOX FLOW BATTERY}
본 발명은 레독스 흐름 전지용 스택 조립을 위한 프레스에 관한 것이다.
레독스 흐름전지는 최근 전 세계적으로 가장 큰 관심을 불러일으키고 있는 신재생 에너지, 온실가스 감축, 2차 전지, 스마트 그리드 등과 긴밀하게 연관된 핵심 제품 중 하나이고, 연료 전지는 환경 오염 물질 배출이 없이 화석연료를 대체할 신재생 에너지 발전원으로써 전 세계적으로 급격한 시장의 확대가 진행중인 제품이다. 현재 대부분의 에너지를 화석 연료로부터 얻고 있으나, 이러한 화석 연료의 사용은 대기오염, 산성비 및 지구 온난화 같이 환경에 심각한 악영향을 미치고 있으며, 에너지 효율도 낮은 문제점이 있다.
이러한 화석 연료의 사용에 따른 문제점을 해결하기위해 근래에는 신재생 에너지 및 연료 전지에 대한 관심이 급속도로 높아졌다. 이러한 신재생 에너지에 대한 관심 및 연구는 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
신재생 에너지 시장의 경우 국내외적으로 성숙 단계에 접어들었다고는 하지만 재생 에너지의 특성상 시간 및 날씨등의 환경 영향에 따라 발생하는 에너지의 양이 크게 변화한다는 문제점이 있어, 신재생 에너지 발전의 안정화를 위해 발생된 재생 에너지를 저장하는 에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)의 보급이 매우 필요한 상황이며, 이러한 대용량 에너지 저장 시스템으로 주목받고 있는 것이 레독스 흐름 전지이다.
도 1a는 본 발명이 적용되는 스택(50)의 분해 사시도를 보여주고 있으며 좌측에서부터 엔드 플레이트(11) - 절연판(12) - 전류 플레이트(13) - 분리판(14) - 가스켓(15) - 플로우프레임(16) - 전극(17) - 가스켓(15) - 이온교환막(18) - 가스켓(15) - 전극(17) - 플로우프레임(16) - 가스켓(15) - 분리판(14) - 전류 플레이트(13) - 절연판(12) - 엔드 플레이트(11)를 도시하고 있고, 분리판(14) ~ 분리판(14)까지가 단위 셀을 이루며 일반적으로 하나의 스택은 수십 ~ 수백 개의 단위 셀을 적층하여 이루어진다.
레독스 흐름전지의 스택은 다수의 셀을 적층하여 구성되며, 이때 전해질 누액을 막기 위한 상기와 같이 가스켓(15)이 사용되고, 가스켓을 압축하기 위해 프레스를 사용하며 스택에 높은 압력을 가한다.
일반적인 프레스의 경우 엔드 플레이트, 절연판 및 다수의 셀 프레임을 적층하기 어렵고 안전상의 목적으로 프레스의 외부에서 다수의 셀을 적층한 후 도 2a와 같이 프레스(60) 아래로 이동시켜서 조립을 한다.
적층된 스택의 이송을 위해서 레일(30), LM(linear motion) 레일 가이드(20) 등을 사용하여 이송한다. 프레스 아래로 이송된 후 가압을 하게 되면 레일(30) 및 레일 가이드(20)에 프레스의 힘이 그대로 전달되어 쉽게 망가지게 된다. 수십 ~ 수백 톤의 프레스(60) 힘을 견디기 위해서는 높은 강성을 갖는 레일(30) 및 레일 가이드(20)를 사용해야한다.
레일 및 레일 가이드의 특성상 각각의 레일은 편평도, 직각도 등이 높은 수준으로 일치해야하고 조금만 틀어져도 내구성이 저하된다. 스택 조립시 지속적인 프레스 힘에 의해서 쉽게 레일 및 레일 가이드가 변형될 수 있으므로 이를 견디기 위해서는 고가의 레일 및 레일 가이드를 사용해야한다.
등록 특허 제10-0762254-0000호 (2007.09.20)
본 발명에서는 스택 조립을 위하여 외부에서 작업한 스택을 프레스 하부에서 가압시 레일 및 레일 가이드에 직접적인 힘을 부여되는 것을 방지하기 위하여 레일 가이드와 스택 베이스 사이에 스프링을 장착하여 프레스로 가압 할 때 상기 스택 베이스와 작업장소의 바닥이 프레스의 힘을 지지할 수 있는 구조를 구비하도록 하고자 한다.
본 발명에 의하여 레일 및 레일 가이드의 손상을 방지하고 이로 인하여 비용을 절감하고 프레스의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하고자 한다.
본 발명은 스택이 놓여지는 스택 베이스(40); 상기 스택 베이스(40)의 하부에 고정되는 레일 가이드(20); 상기 레일 가이드(20)가 놓여져서 선형 이동이 되는 레일(30); 및 상기 스택을 가압하는 프레스(60)를 포함하고, 상기 스택 베이스(40)는 스택(50)이 상부에 놓여지는 수평 플레이트(42), 상기 수평 플레이트(42)의 바닥면에 설치되고 상기 레일 가이드(20)에 상부에 고정되어 수축이 가능한 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 및 상기 바닥면에 설치되는 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)를 포함하고, 상기 수평 플레이트(42)는 X 방향의 폭(W)과 Y방향의 길이(L)를 구비하며, 상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 X 방향 폭(w1)은 수평 플레이트(42)의 폭(W)과 동일한 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택 조립용 프레스 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 Z 방향 두께(t)는 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 길이(L1)의 3분의 2 와 지면으로부터 레일 가이드 (20)의 높이(h)를 합한 것보다 크고, 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)의 길이(L1)와 지면(70)으로부터 레일 가이드(20)의 높이(h)의 합보다 작을 수 있다.
또한, 본 발명에서 상기 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)에는 관통부(43aa, 43ba, 43ca, 43da)를 구비하고, 상기 관통부에는 신축성 소재가 삽입되어 스택 베이스(40)와 레일 가이드(20)를 연결하고, 상기 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)이 압축이 될때 같이 압축이 될 수 있다.
본 발명에서는 스택 조립을 위하여 외부에서 작업한 스택을 프레스 하부에서 가압시 레일 및 레일 가이드에 직접적인 힘을 부여되는 것을 방지하기 위하여 레일 가이드와 베이스 사이에 스프링을 장착하여 프레스로 가압 할 때 베이스와 작업장소의 바닥이 프레스의 힘을 지지할 수 있는 구조를 구비하도록 하였다.
본 발명에 의하여 레일 및 레일 가이드의 손상을 방지하고 이로 인하여 비용을 절감하고 프레스의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하였다.
본 발명에서는 고하중 레일 및 레일 베이스를 사용하지 않아도 되기 때문에 경량 레일 및 레일 베이스를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 가격이 비싼 고하중용 레일 및 레일베이스가 아닌 경량 레일 및 레일베이스를 사용함으로써 원가를 절감 할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 레독스 흐름 전지의 개략도이다.
도 2a는 종래 스택에 프레스로 압력을 가하는 것에 대한 개략도이다.
도 2b 및 도 2c는 종래 스택에 프레스로 압력을 가하는 것에 대한 개략도이다.
도 3a 내지 도 3b는 본 발명 스택의 조립 환경에 대한 설명도이다.
도 4는 본 발명 프레스 시스템에 대한 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 스택 베이스(40)에 대한 사시도이다.
도 7은 본 발명에서 스택 베이스(40)에 대한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 형태를 도시한 것으로, 이는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적인 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 2a에 도시된 것과 같이 외부에서 조립된 스택(50)은 스택 베이스(40)에 놓여지고 상기 스택 베이스(40)는 레일 가이드(20)에 놓여지고 레일 가이드(20)는 레일(30)을 타고 이동하여 프레스(60)하부에 놓여진다.
종래 발명인 도 2b 및 도 2c 에서는 프레스(60)가 스택에 압력을 가하는 경우 레일 가이드(20)와 레일(30)에 압력이 가해지고 이로 인하여 레일 가이드(20) 및 레일에 훼손이 발생하였다.
상기 레일 가이드(20)는 제1 내지 제4 레일 가이드(20a, 20b, 20c, 20d)를 포함하고, 상기 레일(30)은 제1 및 제2 레일(30a, 30b)를 포함한다.
상기 제1 및 제 4 레일 가이드(20a, 20d)은 제1 레일(30a)를 따라 선형이동하고 상기 제2 및 제3 레일(20b, 20d)는 제2 레일(30b)를 따라 선형 이동을 한다.
도 3 내지 도 5에서는 본 발명에서의 스택 베이스(40) 구조를 도시하고 있으며, 상기 스택 베이스(40)는 스택(50)이 상부에 놓여지는 수평 플레이트(42), 상기 수평 플레이트(42)의 바닥면에 설치되는 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 및 상기 바닥면에서 지면(70)으로 향하는 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)를 포함한다.
상기 수평 플레이트(42)는 X 방향의 폭(W)과 Y방향의 길이(L)를 구비하며, 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 X 방향 폭(w1)은 수평 플레이트(42)의 폭(W)과 동일하다.
또한, 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 Z 방향 두께(t)는 레일 가이드(20) 및 레일(30)의 두께 보다 커서 도 3b에서 처럼 프레스(60)가 스택(50)에 압력을 가하는 경우 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)가 지면(70)에 닿아 프레스(60)의 압력을 지지한다.
레일(30)과 레일 가이드(20)는 스프링(43)이 압축되는 힘만 지지하게 된다.
상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 Z 방향 두께(t)는 스프링길이(L1)의 3분의 1정도보다 적게 압축이 되도록 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 길이(L1)의 3분의 2와 지면으로부터 레일 가이드 (20)의 높이(h)를 합한 것보다 크다.
레일(30)과 레일 가이드(20)는 스프링 압축력을 받게 되므로 스프링이 너무 많이 압축이 되는 경우에는 레일(30)과 레일 가이드(20)가 지지하기 어려운 힘이 작용할 수 있다.
또한, 이동시 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)가 지면(70)에 닿지 않도록 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)의 길이(L1)와 지면(70)으로부터 레일 가이드(20)의 높이(h)를 합한 것보다 작게 하고자 한다.
또한, 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)에는 관통부(43aa, 43ba, 43ca, 43da)를 구비하고, 상기 관통부에는 신축성 소재가 삽입되어 스택 베이스(40)와 레일 가이드(20)를 연결하고, 상기 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)이 압축이 될때 같이 압축이 되며, 스프링이 압축될때 위치를 정해주는 가이드 역활을 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
20: 레일 가이드 20a, 20b, 20c, 20d: 제1 내지 제4 레일 가이드
30: 레일 30a, 30b: 제1 및 제2 레일
40: 스택 베이스 41a, 41b, 41c

Claims (3)

  1. 스택이 놓여지는 스택 베이스(40);
    상기 스택 베이스(40)의 하부에 고정되는 레일 가이드(20);
    상기 레일 가이드(20)가 놓여져서 선형 이동이 되는 레일(30); 및
    상기 스택을 가압하는 프레스(60)를 포함하고
    상기 스택 베이스(40)는 스택(50)이 상부에 놓여지는 수평 플레이트(42), 상기 수평 플레이트(42)의 바닥면에 설치되고 상기 레일 가이드(20)에 상부에 고정되어 수축이 가능한 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 및 상기 바닥면에 설치되는 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)를 포함하고,
    상기 수평 플레이트(42)는 X 방향의 폭(W)과 Y방향의 길이(L)를 구비하며, 상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 X 방향 폭(w1)은 수평 플레이트(42)의 폭(W)과 동일하고,
    상기 제1 내지 제3 바닥 지지부(41a, 41b, 41c)의 Z 방향 두께(t)는 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d) 길이(L1)의 3분의 2 와 지면으로부터 레일 가이드 (20)의 높이(h)를 합한 것보다 크고, 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)의 길이(L1)와 지면(70)으로부터 레일 가이드 (20)의 높이(h)의 합보다 작은 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택 조립을 위한 프레스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)에는 관통부(43aa, 43ba, 43ca, 43da)를 구비하고, 상기 관통부에는 신축성 소재가 삽입되어 스택 베이스(40)와 레일 가이드(20)를 연결하고, 상기 제1 내지 제4 스프링(43a, 43b, 43c, 43d)이 압축이 될때 같이 압축이 되는 것을 특징으로 하는 레독스 흐름 전지용 스택 조립을 위한 프레스 시스템.
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